某乘用车正面碰撞性能分析及结构优化
电动汽车正面碰撞安全性能分析与结构优化研究
电动汽车正面碰撞安全性能分析与结构优化研究摘要：现代汽车技术不断的发展，对电动汽车车身结构的安全性能提出了更高的要求，通过碰撞试验对正面碰撞仿真进行分析，了解正面碰撞荷载传递方式和车身变形情况，并对产生的原因进行分析，提出科学有效的电动汽车车身结构优化方案。
关键词：电动汽车；正面碰撞；安全性能；结构优化随着我国对能源结构的优化和调整，促进了电动汽车行业的发展，电动汽车的安全性也受到更多的重视，通过电动汽车的碰撞安全性能试验，能够通过仿真试验结果提出电动汽车车身结构优化方案，提高电动汽车的安全性。
1.整车有限元模型的建立本文分析电动汽车正面碰撞安全性能试验所采用的汽车式将传统汽车进行改造后，在汽车的底部底板下安装了大质量的动力电池，这样极大的提高了整车的质量，同时也使得碰撞的能量加大。
该电动汽车整车车身有限元模型的构成，包括车身颜色，动力总成和前后悬架系统以及转向系统和保险杠以及动力电池等。
整个车体的模型网格为板壳单元，每个单元的大小一般在4-10mm以内，壳单元的总体数量为 1 377 577，实体单元总数大概为82 759。
在试验过程中由于动力总成的刚度较大，碰撞时一般不会出现变形，因此可以看做为刚体，建立碰撞模型时可以按照动力总成外形轮廓来成立单元模型，并将其设定为刚体材料实施模拟。
按照C-NCAP 正面碰撞实际要求，整车行驶速度50 km/h 作为初始速度正面碰撞刚性墙。
2.整车正面碰撞仿真分析根据C-NCAP正面100 %重叠刚性壁障碰撞试验的具体标准，对电动汽车碰撞有限元模型实施加载计算。
通过对实际碰撞的模拟试验图看出电动汽车在碰撞后，前面也就是发动机盖子发生了变形，车辆前端吸能性相对较好。
A柱以及车的顶棚处并没有发生严重的变形，但是驾驶员测下地板却发生了轻微的变形。
电动汽车在碰撞后对中央通道碰撞变形情况进行查看，发现汽车座椅横梁前部的中央通道发生了显著的变形，但是与原车型对比后，原车型的座椅横梁前端的中央通道变形却很小。
某轿车正碰安全性分析及优化
［ 中图分类号］Ｕ ４ ６ ７ ． １ ＋ ４
［ 文献标志码 ］ Ａ
［ 文章编号］１ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ４ ０ － ０ ３
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔｈ ｅ Ｃｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｃｒ ａ ｓ ｈ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ
律法规 ， 改善道路交通设施 ， 提高车辆的安全性 ， 在减少交通事故次数和降低人员伤亡财产损失等 方面取得 了一些成绩。但是 目前我 国每年交通事 故仍是 ２ ０ 多万起 ， 而且我国汽车的保有量还在不 断增加 。 新设计的车型的车速也在逐渐地提高 ， 道 路交通安全形势仍然严峻。如何提高车辆在发生 碰撞过程中的被动安全性能 ，尽可能保护乘员在 汽车碰撞过程中的安全和减少汽车碰撞带来的经 济损 失 已经 成 为我 国汽车 被 动安 全领 域研 究 的重
［ Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］Ｆ Ｅ Ｍ； ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ；ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ
０ 引 言
我 国政府 通 过逐 年 完善 相关 交 通 和车 辆 的法
结 构 ，从 而 达到 最终 的研究 目的— — 提高 整 车 的 安全 性能 。其 模 型优化 流 程 图如 图 １ 所示。
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｏ ｗｎ ｂ ｒ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｐ ａ ｍ－ Ｃｒ ａ ｓ ｈ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｌ ｌ － ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｗ ａ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｄ ｙ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｅ ｐ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｍｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ
汽车前排座椅正面碰撞的仿真分析及优化
汽车前排座椅正面碰撞的仿真分析及优化赵民1,周嘉伟1,王宇2,邵萌1(1.沈阳建筑大学机械工程学院,辽宁沈阳110168;2.上海鸿仿汽车技术有限公司,上海201506)来稿日期：2020-01-28基金项目：住房和城乡建设部项目(2016-K8-12)作者简介：赵民,(1958-),男,辽宁沈阳人,博士研究生,教授,主要研究方向:机械设计及自动化;周嘉伟,(1992-),男,辽宁辽阳人,硕士研究生,主要研究方向:汽车结构设计及安全1引言近年来,汽车工业的发展日新月异,汽车的安全性能逐渐受到人们的重视。
汽车座椅作为乘员与汽车直接接触的重要部件,在汽车碰撞时,通过座椅可变性区域有效吸收碰撞产生的动能,从而减少碰撞中乘员的伤害。
因此,座椅碰撞时对乘员的保护性能日渐成为各大汽车企业研究的焦点。
随着我国2018版C-NCAP 管理规则的实施,消费者们越来越重视汽车在碰撞试验中的评分。
目前,在正面碰撞试验中,假人的胸部伤害是失分的主要因素,同时也制约了汽车安全性能的提高。
对于单独座椅系统,假人胸部的失分通常与安全带、假人坐姿、座椅骨架的刚度等因素有关。
目前国内外的相关研究中,文献[1]提出以增大坐垫与靠背倾角的方式来改变假人坐姿,减少乘员在碰撞过程中的伤害;文献[2]分析了安全带的机械特性,并借助带扣单向锁止装置,限制正面碰撞中由于假人滑动对胸部带来的伤害;摘要：应用HyperMesh 前处理软件建立了前排座椅有限元仿真模型,应用LS-DANY 求解器对Hybrid III 50%假人进行正面碰撞仿真试验,所得结果与台车试验结果对比,验证了模型的有效性。
同时对碰撞中假人胸部的伤害情况进行分析,结合试验结果发现假人模型胸部压缩量及粘性伤害指数均高于2018版C-NCAP 评价标准,需要对座椅骨架进行优化。
通过对座椅各部件应力与应变的分析,发现原座椅骨架中侧板与下潜管的受力及变形量过大,提出应对侧板进行增加翻边与厚度,下潜管由直管改为弯管的优化,结果表明优化后的座椅相比原座椅,假人模型的胸部压缩量降低了10.19%,胸部粘性伤害指数降低了16.52%,符合标准要求,并起到指导设计的作用。
纯电动汽车正面碰撞性能仿真分析与优化
Internal Combustion Engine&Parts0引言与传统汽油车相比，纯电动汽车总质量及前后轴荷分配、结构总布置及储能形式方面存在明显差异，碰撞安全性是纯电动汽车设计中关键点，也是整车性能的关键指标[1]。
近年来，为与欧美技术先进汽车接轨和实现汽车电动化战略，国家车辆碰撞安全法规对碰撞性能要求不断提高，纯电动汽车在设计研发过程中汽车被动安全性能被重点关注。
与实车碰撞试验相比，采用计算机仿真技术对整车的碰撞性能进行仿真分析，可在样车试制前完成设计优化，缩短项目开发周期和降低研发费用。
本文采用LS-DYNA和Hyper mesh软件对某纯电动汽车正面碰撞性能进行了仿真分析，从B柱峰值加速度、前门压缩量、方向盘X、Y、Z方向位移量、前围板侵入量和碰撞过程中乘员舱的完整性方面对正面碰撞性能进行评价，并对车辆进行优化分析，为纯电动汽车的车身设计提供一定的依据。
1材料与方法采用Hyper mesh软件对纯电动汽车整车的CATIA模型进行网格划分，整车模型单元数量为1146371个，节点数量为772460个，焊点连接部位采用Rigid单元模拟[2-3]，整车重量为1068kg，包含前排主、副驾座椅上各75kg假人。
正面碰撞壁设置完全固定的刚性墙，碰撞速度为50km/h[4-5]。
图1为整车正面碰撞模型，图2为碰撞能量变化曲线。
图1正面碰撞模型图2能量变化曲线车辆在正面碰撞过程中，乘客受到主要伤害为承受的碰撞力过大、乘客留下的生存空间过小、承受的加速度①后处理器的阻尼很小，而且在做模态分析时，对模态频率和振型的贡献很小，所以通常将阻尼忽略，采取无阻尼假设。
不过在计算频率响应函数时，需要考虑阻尼的影响。
②原则上，当外界激振频率与结构频率相差3Hz以上时，才可以达到较好的避频效果。
本文后处理器一阶模态频率为31.4Hz，高于路面频率和点火频率，因此风险较低。
③后处理器的结构优化通常采用改进支架安装位置或者提高支架刚度的方式，增加壳体的厚度或更换材料这种方式较少采用。
某车型偏置碰撞车身结构优化
Optimization of Vehicle Body Structure in Offset Crash
在 C-NCAP 评价中，小腿部位的评价指标为胫骨指 数和小腿压缩力。表 2 所示为小腿部位伤害情况，从表
汽车技术
杨帆：某车型偏置碰撞车身结构优化
2 可以看出，小腿失分过多的主要原因是胫骨指数伤害
过大。小腿胫骨极限用胫骨指数（Tibia Index，TI）来衡
量。胫骨指数 Ti 是轴向压缩力 Fz、内翻/外翻力矩 Mx 与
43 44
1.63
-1.37
14
10.00
4
0
小腿
43
0.37
-2.63
后排 头颈部 假人 胸部
2 0.8
1.28
1.5
3.16
2 0.7
1.88
-0.16 +0.24
本文对小腿失分进行优化改进。将偏置碰撞试验 车辆拆解后发现，车身在门槛处变形较大，导致前围及 歇脚板入侵量过大，影响假人左侧小腿得分，如图 1、 图 2 所示。
Yang Fan （Beiqi Foton Motor Co., Ltd., Beijing 102206） 【Abstract】The author analyzes the causes of low calf score of offset collision test in 64 km/h for a vehicle model , makes corresponding structure optimization scheme, and sets up finite element model in CAE environment, and conducts test to verify accuracy of this model. The author also uses this model to compare the optimized scheme with the original scheme, to finalize a feasible scheme, then applies this optimized scheme to real vehicle test. The results show that the optimized scheme improves score of calf in offset crash test, indicating that the proposed optimization is feasible.
客车正面碰撞仿真分析及性能优化
客 车 技 术 与 研 究第4期 BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.4 2019作者简介:彭 旺(1982 ),男,工程师;主要从事车辆结构设计方向的研究和客车研发管理工作㊂客车正面碰撞仿真分析及性能优化彭 旺,张雅鑫(比亚迪汽车工业有限公司,广东深圳 518118)摘 要:以某客车为研究对象,基于HyperMesh /Ls-Dyna 模块对其进行不同方案的正面碰撞安全仿真分析,验证碰撞能量管理及碰撞力传递路径优化对提升客车正面碰撞性能的效果㊂关键词:客车;正面碰撞;仿真分析;HyperMesh /Ls-Dyna 中图分类号:U467.1+4;U469.1 文献标志码:A 文章编号:1006-3331(2019)04-0009-03Simulation Analysis and Performance Optimization of Coach Frontal CollisionPENG Wang,ZHANG Yaxin(BYD Automobile Industry Co.,Ltd.,Shenzhen 518118,China)Abstract :Taking a coach as the research object,this paper does the simulation analysis of frontal collision safety based on the HyperMesh /Ls_Dyna module,and verifies the effect of collision energy management and collision force transmission path optimization method improving the coach frontal collision performance.Key words :coach;frontal collision;simulation analysis;HyperMesh /Ls-Dyna 据统计,客车正面碰撞事故约占客车事故的40%~60%,同时死亡人数占比达到60%左右[1-3]㊂客车在碰撞过程中,车辆前部结构会发生极大变形与溃缩,立柱㊁座椅和隔板等附件发生严重变形侵入驾驶员与乘客生存空间,造成大量人员伤亡事故[4-5]㊂因此,开展客车前部结构强度研究具有重要意义㊂本文基于HyperMesh /Ls-Dyna 模块对某客车进行正面碰撞安全分析研究,并根据实车正面碰撞试验结果,对客车正面碰撞仿真分析进行可行性验证㊂1 客车有限元模型建立2016年,重庆车辆检测研究院进行多种类型客车的100%正面刚性壁障碰撞试验,碰撞速度为30~32km /h,故本分析采用相同初始条件:客车整备质量状态下以30km /h 进行100%正面刚性壁障碰撞模拟㊂在建立客车有限元模型时需对其进行简化㊂本模型保留车架㊁车身骨架等主要承载结构,简化蒙皮㊁玻璃和内外饰件等非主要承载结构[6-8]㊂刚性壁障及地面采用刚性墙Rigidwalls 进行模拟;在Z 方向施加9.81m /s 2的重力加速度;在-X 向施加30km /h 速度;客车模型自接触采用自动单面接触算法[9]㊂整车骨架及轮胎等部件采用壳单元构建[5],其余电器件等通过Mass 点进行配重,焊接与铆接采用Rbe2单元进行连接处理㊂本模型采用10mm×10mm 单元尺寸进行划分网格,其中网格质量各项指标需满足建模要求:Warpage≤15°;Aspect Ratio≤5;Angle Quad =40°~135°;Angle Tria =25°~120°;Jacobian ≥0.6;三角形壳单元百分比不超过5%㊂图1为某客车正面碰撞有限元模型㊂图1 某客车正面碰撞有限元模型2 客车正碰分析方案研究2.1 客车前部结构优化思路客车正面碰撞过程中,客车前端吸能区未吸收的能量会通过车架车身结构传递至驾驶员所在的坚固区和前排乘客所在的后端吸能区,传递至后方的能量越大,坚固区变形越大,同时驾驶员和前排乘客产生的加速度越大,驾驶员侧结构变形量过大会导致驾驶9区结构侵入驾驶员生存空间;加速度过大会对人员造成强烈冲击伤害;乘客门侧A 柱位置变形量过大会导致乘客门无法打开影响救援㊂故为了保证驾驶员和乘客的安全,吸能区前部结构需要尽可能多地吸收碰撞能量,所以前部结构设计非常重要[10-13]㊂前部结构分区及碰撞力传递路径如图2所示㊂图2 前部结构分区及碰撞力传递路径2.2 客车正碰分析方案为进一步研究客车前部吸能区结构对提升客车正面碰撞性能的影响,对下列3种方案进行对比分析:1)原方案,未安装吸能防撞装置㊂2)改进方案1,安装吸能防撞装置,如图3所示㊂吸能防撞装置包括防撞梁主梁㊁防撞梁连接件和吸能盒等结构,主要材料为Q345B㊂图3 吸能防撞装置方案13)改进方案2,优化吸能防撞梁结构及吸能盒布置形式㊁数量,如图4所示㊂吸能盒表面变为褶皱结构,溃缩能力增强,单个吸能盒的吸能能力提升;主梁两端变为斜面结构,通过吸能盒满足吸能装置与车架的固定,同时吸能盒数量翻倍,吸能能力也显著增长㊂图4 吸能防撞装置方案23 客车正碰仿真结果分析及验证3.1 客车正碰仿真数据读取碰撞仿真结束后对结果进行分析,读取左右两侧立柱a-c 上5点的X 向相对变形量,位置如图5所示㊂同时读取转向管柱后部位置㊁驾驶员座椅椅脚位置㊁第一排乘客处座椅椅脚位置加速度仿真值,分别定义为ACC1㊁ACC2㊁ACC3,统计X 向加速度大小并进行数据分析[12-13]㊂图5 前部结构变形量测量位置图6为客车正面碰撞仿真结果中立柱a -c 上5点间的X 向相对变形量读取数据,其中Rab_11代表立柱a 和立柱b 上1号点之间的X 向相对变形量,以此类推;表1为各方案ACC1㊁ACC2㊁ACC33点的加速度峰值仿真值读取数据㊂图6 各方案前部结构变形量对比表1 各改进方案加速度峰值与原方案对比g方案序号ACC1ACC2ACC3原方案Max 109.1109.726.8Min-122.8-134.1-16.9改进方案1Max 85.978.518.7Min -71.3-66.4-6.1改进方案2Max 65.859.630.2Min -51.2-46.4-11.93.2 客车正碰仿真数据分析原方案正碰仿真结果中,乘客门侧ab 柱间最大变形量为375mm,可能导致乘客门无法打开㊂驾驶员侧ab 柱间最大变形量为213mm,变形量会侵入驾驶员生存空间㊂驾驶员处-X 向加速度峰值为134.1g ,驾驶员受到的冲击伤害会很大㊂改进方案1正碰仿真结果中,增加吸能防撞装置后,分析结果中乘客门侧ab 柱间最大变形量减小至01客 车 技 术 与 研 究 2019年8月281mm,对比原方案下降25%,乘客门侧ab柱间最大变形量为149mm,下降30%;ACC1㊁ACC2㊁ACC33处X向加速度最大峰值分别下降41.94%㊁50.48%㊁30.22%;变形量及加速度均有改善㊂改进方案2正碰仿真结果中,优化吸能防撞装置后,分析结果中乘客门侧ab柱间最大变形量降为202 mm,对比原方案下降46%,驾驶员侧ab柱间最大变形量降为71mm,下降66%;ACC1㊁ACC2㊁ACC33处X向加速度最大峰值分别下降58.31%㊁65.40%㊁30.22%;变形量及加速度改善程度较改进方案1更加明显㊂从各方案变形量及加速度峰值对比可知,改进方案1相对原方案变形量及加速度均有改善,改进方案2较改进方案1改善量更大,说明整车前部结构的优化可以很大程度地降低驾驶员区和乘客区结构受到的影响,降低乘员伤害,提高客车正面碰撞安全性㊂3.3 仿真可行性验证图7为改进方案1试验车碰撞转向管柱后部位置㊁驾驶员座椅椅脚位置㊁第一排乘客处座椅椅脚位置加速度曲线㊂试验车吸能防撞结构与改进方案1一致㊂试验车3处加速度曲线与改进方案1仿真分析曲线趋势基本一致,试验车3处加速度峰值分别为79g㊁81g㊁16g;改进方案1仿真分析3处加速度峰值分别为85.9g㊁78.5g㊁18.7g㊂通过加速度数据对比可以看出,改进方案1的加速度峰值与试验车偏差分别为13.3%㊁3%㊁16.9%,具有较高一致性;同时分析改进方案1能量曲线可知,滑移能㊁沙漏能均满足标准,初始总能与结束总能能量变化小于2%,故认为该正面碰撞仿真分析方法合理可行㊂图7 试验车各位置加速度曲线4 结 论通过正面碰撞仿真分析对比客车3种前部结构方案,表明优化前部吸能防撞装置能显著提升客车正面碰撞安全性,实车正面碰撞的试验结果对客车正面碰撞仿真分析的方法进行可行性验证㊂参考文献:[1]吴胜国.中日道路交通安全法规的比较研究[D].成都:四川大学,2006.[2]刘晓君.实车正面碰撞法规试验的发展趋势[J].世界汽车,1999(3):3-5.[3]王欣,颜长征.客车正面碰撞标准研究[J].交通标准化, 2011(8):6-10.[4]颜长征,王欣,赵东旭,等.客车正面碰撞乘员保护分析[J].机械研究与应用,2017,30(3):78-80.[5]孙治华.营运客车正面碰撞车身结构安全性仿真和评价[D].西安:长安大学,2011.[6]王钰栋,金磊,洪清泉,等.HyperMesh&HyperView应用技巧与高级实例[M].北京:机械工程出版社,2012:341-375.[7]谭继锦,张代胜.汽车结构有限元分析[M].北京:清华大学出版社,2009:196-200.[8]钟志华.汽车耐撞性分析的有限元法[J].汽车工程,1994 (1):1-6.[9]张胜兰,郑冬黎,郝琪,等.基于HyperWorks的结构优化设计技术[M].北京:机械工业出版社,2007:125-146. [10]胡玉梅.汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究[D].重庆:重庆大学,2002.[11]张建,范体强,何汉桥.客车正面碰撞安全性仿真分析[J].客车技术与研究,2009,31(3):7-9. [12]胡远志,曾必强,谢书港.基于LS-DYNA和HyperWorks的汽车安全仿真与分析[M].北京:清华大学出版社, 2011:127-147.[13]王可,尹明德.客车正面碰撞仿真建模与分析[J].机械工程与自动化,2011(2):28-30.收稿日期:2019-01-2411 第4期 彭 旺,张雅鑫:客车正面碰撞仿真分析及性能优化。
某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化
某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化近年来，随着汽车保有量的不断增加，汽车事故数量也在逐年攀升。
碰撞事故时，车辆的保险杠是最容易受损的一部分，保险杠结构的优化设计，不仅可以提高车辆的安全性能，还可以降低维修费用。
本文将针对某轿车保险杠横梁结构进行抗撞性优化。
横梁是汽车保险杠的主要承载部件，其在车辆碰撞时具有极其重要的作用。
通过对横梁结构的优化，可以增加车辆在碰撞时的抗撞性能力，减轻撞击对车内乘员的伤害。
本文将从横梁材料、截面形状以及连接方式等角度对保险杠横梁结构进行优化。
首先，横梁材料是影响结构抗撞性能力的关键因素之一。
目前，汽车横梁大多选用低合金高强度钢或铝合金。
在增加强度的同时，还要考虑横梁的韧性和可塑性，以保证碰撞时不会产生剧烈的变形，从而保护车内乘员的安全。
在选择材料时，还要考虑材料的成本和可持续性。
其次，横梁的截面形状也对结构的抗撞性能力产生影响。
通常来说，横梁的截面形状越大，就越能承受更大的碰撞力。
但是，过于大的截面形状又会增加材料成本和重量，对车辆的性能和燃油经济性产生不利影响。
因此，在选择截面形状时，要综合考虑强度、重量和成本等因素，实现最佳的设计方案。
最后，连接方式也是影响横梁结构性能的关键因素之一。
目前，汽车横梁连接方式主要分为焊接和螺栓连接两种。
焊接方式通常在制造过程中完成，可以降低车辆重量和成本，提高车辆的刚性。
但是，焊接方式在碰撞后无法重复利用，需要进行替换维修。
而螺栓连接方式可以方便地进行拆装和更换，但需要增加相关零部件的成本和重量。
因此，在选择连接方式时，要根据车辆的实际情况和使用要求进行权衡。
综上所述，对某轿车保险杠横梁结构进行抗撞性优化，需要综合考虑材料、截面形状和连接方式等多种因素。
优化设计能够提高车辆的安全性能，减轻车辆碰撞事故对乘员的伤害，同时也有助于降低车辆维修成本和提高燃油经济性。
在未来的汽车设计和制造中，优化设计将成为汽车工业发展的一个重要方向。
随着汽车产业的不断发展，无论是国内还是国际市场，保险杠横梁优化设计都已成为一个热门话题。
基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化_雷刚
基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化_雷刚车辆在发生车祸时，面临的最大威胁是撞击所产生的冲击力。
为了减少事故对车辆和乘客的伤害，汽车制造商一直在不断优化车辆结构，特别是车辆正面的吸能盒设计。
吸能盒是车辆前部的结构，旨在吸收和分散碰撞时的冲击力，保护车辆内部空间和乘客的安全。
在设计吸能盒时，需要考虑以下几个关键因素：1.强度和刚度：吸能盒必须具备足够的强度和刚度，以抵御碰撞冲击力。
它必须能够承受来自碰撞的力量，并保持车辆整体结构的稳定性。
2.吸能能力：吸能盒应具备吸收和分散碰撞能量的能力。
通常采用吸能材料，如可编程形状记忆合金、蜂窝结构等，以吸收碰撞时的冲击能量，减少车辆和乘客受到的冲击。
3.结构优化：通过结构优化，可以使吸能盒在碰撞时更好地分散冲击力，并最大限度地减少车辆和乘客的伤害。
结构优化包括选择合适的材料、设计适当的结构形式和布置内部支撑件等。
4.重量控制：吸能盒的重量应该尽可能轻，以减少整个车辆的重量，并提高燃油经济性。
然而，在追求轻量化的同时，也要确保吸能盒具有足够的强度和吸能能力。
在设计和优化吸能盒时，可以采用计算机辅助工程（CAE）技术，通过有限元分析（FEA）模拟车辆发生碰撞的过程，评估吸能盒的性能。
通过对吸能盒重要参数的变化进行优化，如材料厚度、结构形式、内部支撑布置等，可以得到最佳的设计方案。
另外，还可以利用仿生学原理进行吸能盒的设计和优化。
仿生学是一门研究生物体结构、形态和功能的学科，通过借鉴自然界的智慧，可以设计出更有效的吸能盒。
例如，可以通过仿生学原理设计出具有类似骨骼结构的吸能盒，以提高其强度和吸能能力。
总之，基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化需要考虑多个关键因素，如强度、刚度、吸能能力、结构优化和重量控制。
通过采用CAE技术和仿生学原理，可以得到最佳的设计方案，提高车辆和乘客在碰撞事故中的安全性。
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Hale Waihona Puke 件对 某轿 车进行 了 １ ０ ０ ％ 的正 面碰 撞仿 真 分 析 。 以降低 碰撞 中 Ｂ柱 加 速 度及 前 围侵 入 量 为优
化 目标 ， 对其 主要 吸 能部件 进行 了结构 改进 ， 使 该型 车碰撞 性 能得到 了提 升 。
关
键
词： 有 限元仿 真 ； 正 面碰 撞 ； 结构优 化
（ １ ． 重 庆理 工大 学 重 庆 汽车学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ５ ４； ２ ０ １ ２ ０ ６ ）
２ ． 上 海 同捷 科技 股份 有 限公 司 ， 上海 摘
要： 在有 限元 软件 Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｍ ｅ ｓ ｈ中建立 了某乘 用 车有 限元模 型 ， 利用 Ｌ Ｓ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ有 限元 软
２ ０ １ ３年 ４月
Ａｐ ｒ ．２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ － ８ ４ ２ ５ （ ｚ ） ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ４
某乘 用 车 正 面碰 撞 性 能分 析 及 结构 优 化
裴永胜 ， 张振 宇２ ， 邓 国红 ， 杨鄂川 ， 张 勇
ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ．Ｔｈ ｅ ｎ ａ １ ０ ０％ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｔ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗａ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｌ Ｓ— ＤＹＮＡ． Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｂ ｐ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｗａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｖ ａ ｓ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｎ －
撞事故中， 发生 概率最 大 的是正 面 碰撞 ， 同 时正 面
碰撞对人体 的伤害也最严重… 。因此， 汽车正面
碰撞 一 直是被 动安 全研 究 的重 点 。
也带来 了巨大的人员伤亡和经济损失 。在汽车碰
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ２—０ １ 基金项 目： 重庆市 自然科学基金资助项 目（ Ｃ Ｓ Ｔ Ｃ， ２ ０ ０ ８ Ｂ Ｂ ６ ３ ３ ８ ） 作者简介 ： 裴永胜 （ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 河南开封人 ， 硕士研究 生 ， 主要从事汽车被动安全仿真研究 。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ｆ ｉｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
随 着经济 的发 展 ， 汽 车保 有 量逐 年 增 长 ， 给我 们 的生 活带 来 了 巨大 的便 利 ， 但 交 通 事故 的 多发
Ｐ ＥＩ Ｙｏ ｎ ｇ — ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈ ｅ ｎ — ｙ ｕ ，ＤＥＮＧ Ｇｕ ｏ — ｈ ｏ ｎ ｇ ， ＹＡＮＧ Ｅ— ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏ ｎ ｇ
（ １ ． Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ５ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｔ Ｊ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ２ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第２ ７卷 第 ４期
Ｖｏ １ ． ２ ７ Ｎｏ ． ４
重 庆 理 工 大 学 学 报 （自然科 学）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ４— ８ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ １ ８— ０ ４
中图分类 号 ： Ｕ ４ ６ １
Ｆｒ ｏ ｎｔ ａ ｌ Ｃｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐａ ｓ ｓ ｅ ｎｇ ｅ ｒ Ｃａ ｒ
ｅ ｒ ｙ－ ｇ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ — ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ